Introducción de la fundición por gravedad.
La fundición por gravedad es el proceso de inyectar metal fundido en un molde bajo la fuerza de la gravedad, también conocido simplemente como fundición.
La definición más amplia de fundición por gravedad abarca varios métodos, incluida la fundición en moldes de arena, la fundición en moldes de metal, la fundición en moldes de granos, la fundición en moldes que desaparecen y la fundición en moldes de arcilla.
Sin embargo, en un sentido más estricto, la fundición por gravedad se refiere específicamente a la fundición con moldes metálicos.
La fundición a presión de metal es una técnica moderna que utiliza acero de aleación resistente al calor para crear moldes.
El metal líquido normalmente se vierte manualmente en la compuerta y el producto final se produce llenando la cavidad del molde, ventilando, enfriando y abriendo el molde mediante la fuerza del peso del metal líquido.
El proceso consta de los siguientes pasos: fundición, vertido del material en el molde, ventilación, enfriamiento, apertura del molde, tratamiento térmico y posprocesamiento.
Las siguientes son las características de la fundición por gravedad:
- La fundición tiene pocos poros, lo que permite el tratamiento térmico. Esto da como resultado una mejora significativa en la resistencia, superando la de los productos fundidos a presión.
- El producto tiene baja densidad. Debido a su moldeo con peso propio, la densidad es menor que la de la fundición a presión, lo que da como resultado una resistencia ligeramente menor pero un mayor alargamiento.
- El acabado superficial del producto no es el ideal. El enfriamiento y la contracción pueden provocar la formación de cráteres similares a los producidos por el chorro de arena.
- El proceso de llenado es lento y la eficiencia de producción es baja. Con una eficiencia de sólo 1/4 de la fundición a alta presión, el coste del producto es menor.
- El troquel tiene una vida útil más larga y un coste menor en comparación con la fundición a presión.
- El proceso es sencillo.
- La fundición por gravedad no es adecuada para producir piezas de paredes delgadas.
Introducción de la fundición a alta presión.
La fundición a presión se divide en dos categorías: fundición a alta presión y fundición a baja presión.
La fundición a alta presión es una técnica de fundición en la que una aleación fundida se vierte rápidamente en la cavidad de un molde de acero dentro de una cámara de presión, solidificándose a alta presión.
(1) Se llena la cavidad con líquido metálico bajo presión y se solidifica mediante cristalización, generalmente con un rango de presión de 15 a 100 MPa.
(2) Se llena la cavidad con líquido metálico a alta velocidad, con velocidades que oscilan entre 10 y 50 m/s y, en algunos casos, incluso superando los 80 m/s, que se introduce a través de la compuerta interna. Esto da como resultado un tiempo de llenado muy corto del metal líquido, normalmente de sólo 0,01 a 0,2 segundos, dependiendo del tamaño de la pieza fundida.
Las características de la fundición a alta presión incluyen:
- Llenado rápido y producción eficiente.
- El moldeo a alta presión da como resultado un producto con alta densidad, resistencia y dureza superficial, pero bajo alargamiento.
- Un excelente acabado superficial, normalmente hasta Ra6,3 y en algunos casos hasta Ra1,6.
- Capacidad de producir piezas con espesores de pared finos, con fundición de aluminio capaz de alcanzar un espesor de pared de 0,5 mm.
- El llenado rápido elimina la participación de gases internos, dando como resultado un producto de baja porosidad.
- La fundición a alta presión no requiere tratamiento térmico, ya que el gas interno se expandirá durante el tratamiento térmico, provocando defectos como protuberancias o grietas.
- Se requieren pequeñas tolerancias de mecanizado (idealmente menos de 0,25 mm), ya que un procesamiento excesivo puede dañar la capa superficial densa y revelar los poros internos, reduciendo la resistencia del producto.
Sin embargo, la fundición a alta presión tiene altos costos de molde y una vida útil corta.
Introducción de la fundición a baja presión.
El proceso de la tecnología de fundición a baja presión es el siguiente: se introduce aire comprimido seco en el crisol o tanque sellado. Bajo la influencia de la presión del gas, el metal líquido sube a lo largo del tubo ascendente y entra en el bebedero, entrando suavemente en la cavidad del molde. La presión del gas se mantiene al nivel del líquido en el crisol hasta que la pieza fundida esté completamente solidificada.
Después de la solidificación, la presión del gas sobre la superficie del líquido se libera, lo que hace que el metal líquido en el tubo ascendente fluya de regreso al crisol.
Finalmente se abre el molde y se retira la pieza fundida.
La fundición a baja presión difiere significativamente de la fundición a alta presión en términos de equipo, proceso y rendimiento del producto.
La presión aplicada en la fundición a baja presión es relativamente baja, normalmente oscila entre 20 y 60 kPa, y la fuente de presión se suministra mediante gas.
Debido a la baja presión, el llenado del producto es más lento y la eficiencia de producción es menor, sin embargo, se mejora la porosidad del producto, permitiendo que se someta a un tratamiento térmico.
En general, la fundición a baja presión es un equilibrio entre las ventajas de la fundición a alta presión y la fundición por gravedad.
Comparación de ventajas y desventajas.
| Técnicas | Costo del molde | morir la vida | Porosidad | Tratamiento térmico | Margen de mecanizado | Acabado de la superficie | Productos adecuados | Eficiencia de producción | |
| Fundición a alta presión | complejo | alto | corto | malo | No | pequeño | alto | Piezas de paredes delgadas | alto |
| Fundición a baja presión | simple | bajo | lejos | bien | Sí | grande | alto | Partes de la pared intermedia. | promedio |
| Fundición por gravedad | simple | bajo | lejos | bien | Sí | grande | bajo | Piezas de paredes gruesas | bajo |
La resistencia de las aleaciones de aluminio puede variar mucho debido a las diferencias en las materias primas. Los productos de fundición a presión, por otro lado, tienen alta densidad y resistencia debido al hecho de que se forman bajo alta presión. Por ejemplo, los productos de fundición a presión A380 tienen una resistencia de 360 MPa y un alargamiento de sólo el 3,7%.
Los productos fundidos por gravedad generalmente tienen menor resistencia en comparación con los productos fundidos a presión. Por ejemplo, ZL101A tiene una resistencia de 310MPa después del tratamiento térmico, pero con un alargamiento del 5-6%. También hay materiales, como ZL201a y ZL204a, con una resistencia superior a 380MPa.
Al elegir un proceso de producción, el espesor de la pared del producto es la principal consideración. La fundición a alta presión es un proceso muy eficiente y debería ser la primera opción siempre que el proceso de producción y el rendimiento del producto cumplan los requisitos. Sin embargo, si el espesor de la pared del producto es superior a 8 mm, es posible que la fundición a alta presión no cumpla con los requisitos de resistencia deseados debido a los poros internos, en cuyo caso se puede considerar la fundición por gravedad o la fundición a baja presión.
